اكتشف باحثون من جامعة كامبردج أقدم أدلة على وجود نظام تحديد المواقع العالمي لدى الحيوانات القديمة، وذلك من خلال دراسة وتحليل أحافير مغناطيسية يعود تاريخها إلى 97 مليون سنة.
وتُقدّم الدراسة المنشورة في دورية "نيتشر كوميونيكيشنز إيرث آند إنفايرومنت" أول الأدلة على أن الحيوانات كانت تستخدم المجال المغناطيسي للأرض لتحديد مواقع مساراتها.
ومن المتوقع أن تُساعد هذه الدراسة العلماء على فهم كيفية ظهور هذه الحاسة المذهلة لدى الطيور والأسماك والكائنات الحية الأخرى، والمعروفة باسم الاستقبال المغناطيسي، وتوفر لمحة عن قدرتها على التنقل لمسافات طويلة، دون أن تفقد الطريق.
بحسب البيان الصادر عن جامعة كامبردج، فإن الأحافير المغناطيسية، التي وجدت محفوظة في رواسب قاع البحر، هي عبارة عن هياكل مجهرية تأتي بأشكال تشبه رؤوس الرماح والمغازل والرصاص والإبر لا يتجاوز حجم كل منها حجم خلية بكتيرية، يُعتقد أن لها أصلا بيولوجيا، رغم تعذر تحديد الكائن الذي أنتجها أو وظيفتها الحيوية بدقة لفترة طويلة.
يقول الدكتور سيرجيو فالنسيا، من مركز هيلمهولتز برلين وهو المؤلف المشارك في الدراسة، في تصريح للجزيرة نت: "توجد اليوم أنواع من البكتيريا تُسمى البكتيريا المغناطيسية، تُنتج داخلها جسيمات نانوية مغناطيسية، وهي أقدم مغناطيس معروف".
ويضيف فالنسيا أن هذه البكتيريا توجد منذ نحو 3 مليارات سنة، بعد هذه المدة الطويلة، اختفت المواد العضوية ولم تتبقَّ سوى هذه الجسيمات المغناطيسية وهي تشبه ما نعرفه عن أحافير الديناصورات، إذ اختفت المواد العضوية أيضا ولم تتبقَّ سوى العظام. لذا، فإن هذه الجسيمات المغناطيسية "القديمة" التي نشأت من البكتيريا هي ما نعرفه باسم الأحافير المغناطيسية التقليدية.
ومن جانب آخر، قال بيان جامعة كامبردج إن "بعض البكتيريا، التي تعيش في البحيرات وغيرها من البيئات المائية، تستخدم نسخة أساسية من هذا النظام. تسمح سلاسل الجسيمات المغناطيسية داخل الخلايا للبكتيريا بتوجيه نفسها مع المجال المغناطيسي للأرض، وهو ما يساعد البكتيريا على السباحة نحو عمق الماء الذي تفضله".
ويؤكد سيرجيو للجزيرة نت أن الكائنات الحية الوحيدة التي يوجد إجماع حول كيفية عمل "استشعارها" المغناطيسي هي البكتيريا المغناطيسية.
ويضيف أن هذا النوع من البكتيريا، الشائع في أنظمة المياه، يُنتج حيويا داخله بين 10 و20 جسيما نانويا مغناطيسيا تُسمى المغنيتوسومات، وتتكون هذه المغنيتوسومات من الماغنيتيت، كما هي الحال في الأحافير العملاقة، على شكل سلسلة.
ويوضح أن "البكتيريا تستخدم هذه السلسلة كبوصلة، بحيث تتجه السلسلة بشكل سلبي على طول خطوط المجال المغناطيسي للأرض".
لم يتمكن العلماء سابقا من الحصول على صور مغناطيسية ثلاثية الأبعاد لجزيئات كبيرة مثل الأحافير المغناطيسية العملاقة، لأن الأشعة السينية التقليدية لم تكن قادرة على اختراقها بشكل فعال.
ولكن في الدراسة الجديدة، فحص الفريق البحثي الأحافير المغناطيسية المستخرجة من موقع في شمال المحيط الأطلسي، وذلك باستخدام طريقة تصوير جديدة سمحت لهم برؤية كيفية ترتيب اللحظات المغناطيسية (المجالات المغناطيسية الصغيرة الناتجة عن دوران الإلكترونات) في جميع أنحاء الأحفورة المغناطيسية، إذ تمكن علماء جامعة كامبردج ومركز هيلمهولتز برلين من إنتاج أولى الصور الثلاثية الأبعاد للبنية المغناطيسية داخل الأحافير، كذلك كشف تحليلهم عن خصائص تبدو محسنة للكشف عن كلِّ من اتجاه وقوة المجال المغناطيسي للأرض.
وفي هذا الصدد، يقول فالنسيا للجزيرة نت: "حتى الآن، لم تتوفر سوى محاكاة مغناطيسية دقيقة لحالة هذه الجسيمات المغناطيسية، دون أي دليل تجريبي لصعوبة قياسها. ويعود ذلك أساسا إلى وجود التمغنط في جميع الجسيمات، سواء في سطحها أو داخلها. وهذا يعني أننا بحاجة إلى رؤية باطن هذه الأحافير للحصول على صورة ثلاثية الأبعاد كاملة".
ويضيف: "وقد أردنا دراسة بنية المجال المغناطيسي ثلاثي الأبعاد للأحافير، إذ يمكن أن يساعدنا التصوير ثلاثي الأبعاد على فهم سلوك الأحفورة المغناطيسي، وهو ما قد يُقدم بدوره دليلا على أصلها البيولوجي أو ينفيه".
ويوضح: "وتعتمد التقنية التي استخدمناها، والتي تُسمى التصوير التداخلي، على مسح شعاع الضوء عبر كامل الأحفورة وقياس نمط التشتت الناتج عند مرور الضوء عبرها في كل نقطة. ومن خلال دمج البيانات من جميع المواضع والزوايا المختلفة، نستطيع إعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد للمغنطة، ورؤية ليس الجزء الخارجي فحسب، بل الداخلي أيضا".
وحول أهم الأدلة على استخدام الحيوانات للمجال المغناطيسي للأرض كنظام تحديد المواقع العالمي، يقول سيرجيو فالنسيا للجزيرة نت: "توجد أدلة قوية تشير إلى أن عديدا من الكائنات الحية الأخرى -بما في ذلك الثدييات والطيور والبرمائيات والزواحف والحشرات- تمتلك قدرات على الملاحة المغناطيسية، لكن ما زال مجهولا كيف تفعل ذلك".
يتمثل أحد التحديات الرئيسية في أنه إذا وُجدت جسيمات مغناطيسية في هذه الحيوانات، فهي صغيرة للغاية ومتباعدة، مما يجعل تحديد موقعها داخل الكائن الحي بأكمله أمرا بالغ الصعوبة.
ويضيف سيرجيو أن "بعض الدراسات الحديثة أشارت إلى وجود جسيمات مغناطيسية في أنسجة محددة، مثل الصفيحة الشمية لسمك السلمون المرقط، غير أن هذه النتائج ليست قاطعة بعد، لكننا نأمل أن يُسهم عملنا على الأحافير المغناطيسية العملاقة في توجيه الباحثين نحو تحديد أنواع الجسيمات المغناطيسية التي ينبغي البحث عنها في هذه الحيوانات وكيفية عملها".
ويختم قائلا: "هناك أحافير مغناطيسية عملاقة في الرواسب البحرية، نعتقد أنها تعود إلى كائنات بحرية، ويشير انتشارها الواسع، إلى جانب تركيزها المنخفض نسبيا، إلى أن الكائن المنتج كان على الأرجح كائنا دقيقا صغيرا ووفيرا، وليس كائنا كبيرا ومعقدا".
